(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部端子に接続する複数のコンデンサをケース内に収納した樹脂封止型コンデンサにおいて、
前記複数のコンデンサは前記外部端子を介して電気的に並列接続可能に設けられた２つの第１のコンデンサと、
第１のコンデンサよりインピーダンスが大きい第２のコンデンサとを有し、
前記第２のコンデンサを前記第１のコンデンサ間に並置するとともにこれら前記２つの第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを電気的に並列接続させた樹脂封止型コンデンサ。
【請求項２】
第２のコンデンサのインピーダンスは、第１のコンデンサの１０倍以上である請求項１に記載の樹脂封止型コンデンサ。
【請求項３】
第１、第２のコンデンサは扁平円筒形であり、第１のコンデンサと第２のコンデンサの断面扁平の長径が互いに直交するように設けた請求項１に記載の樹脂封止型コンデンサ。
【請求項４】
前記ケースに凹部が設けられ、前記凹部は第１のコンデンサ間に挿入され第２のコンデンサに並置された請求項１に記載の樹脂封止型コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧の電池から供給される直流電力をインバータによって３相交流電力に変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。
【０００３】
このようなインバータに用いる平滑用コンデンサとしてフィルムコンデンサ、電解コンデンサが知られている。特にフィルムコンデンサは損失が小さく耐リップル性に優れ、また誘電体のフィルムの耐圧が高いため４５０Ｖ以上の高い電圧のインバータ回路の使用に適している。
【０００４】
このフィルムコンデンサを用いた従来の樹脂封止型コンデンサは図７、図８に示されるように２つの平滑用コンデンサ３１を隣接させて並置し、さらに一方の平滑用コンデンサ３１の側面にノイズ吸収用コンデンサ３３を配置してケース３４内に収納して封止樹脂３５を充填したものである。また図９に示すように平滑用コンデンサ３１は夫々１対の外部端子３６〜３９に接続し、ノイズ吸収コンデンサ３３は隣接する平滑用コンデンサ３１に接続する外部端子３８、３９に接続している。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の樹脂封止型コンデンサでは、スイッチングによって頻繁に充放電の大電流がコンデンサに流れると、高温環境に置かれた樹脂封止型コンデンサが過度に温度上昇してコンデンサの許容温度を超えてしまい絶縁抵抗が劣化し信頼性が十分でないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決し、信頼性が優れた樹脂封止型コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、外部端子に接続する複数のコンデンサをケース内に収納した樹脂封止型コンデンサにおいて、前記複数のコンデンサは前記外部端子を介して電気的に並列接続可能に設けられた２つの第１のコンデンサと、第１のコンデンサよりインピーダンスが大きい第２のコンデンサとを有し、前記第２のコンデンサを前記第１のコンデンサ間に並置するとともにこれら前記２つの第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとを電気的に並列接続させた樹脂封止型コンデンサである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、第１のコンデンサ間に第１のコンデンサよりインピーダンスが大きい第２のコンデンサを並置することにより、第１のコンデンサを隣接した場合に比較し各コンデンサ間の領域の発熱が抑制されるため、最大温度となるコンデンサ間の領域の温度を下げることができ樹脂封止型コンデンサの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における樹脂封止型コンデンサの平面透視図
【図２】図１の樹脂封止型コンデンサのＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態１における樹脂封止型コンデンサの斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における樹脂封止型コンデンサの回路図
【図５】本発明の実施の形態２における樹脂封止型コンデンサの平面透視図
【図６】図５の樹脂封止型コンデンサのＡ−Ａ断面図
【図７】従来の樹脂封止型コンデンサの平面透視図
【図８】従来の樹脂封止型コンデンサの正面透視図
【図９】従来の樹脂封止型コンデンサの回路図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の樹脂封止型コンデンサについて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１における樹脂封止型コンデンサの平面透視図で、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は実施の形態１の樹脂封止型コンデンサの斜視図、図４は同回路図である。
【００１４】
図１に示すように樹脂封止型コンデンサ１０ａは、複数のコンデンサが絶縁性樹脂のケース１４内に収納され、図２、図３に示すように封止樹脂１５により複数のコンデンサを被覆するように充填されている。
【００１５】
樹脂封止型コンデンサ１０ａには少なくとも１つの１対の外部端子が設けられ、１対の外部端子はＰ極とＮ極とからなりコンデンサと電気的に接続される。実施の形態１では１対の外部端子１６、１７と１対の外部端子１８、１９がケース１４の開口部１４ａから突出して設けられている。
【００１６】
複数のコンデンサは外部端子１６〜１９を介して電気的に並列接続可能に設けられた第１のコンデンサ１１、１２と、第１のコンデンサ１１、１２よりインピーダンスが大きい第２のコンデンサ１３と、を有し、さらに第２のコンデンサ１３は第１のコンデンサ１１、１２間に並置され第１のコンデンサ１１、１２に隣接して配置されている。２つの第１のコンデンサ１１、１２のインピーダンスは互いに同じ方が量産上好ましいが、異なっていてもよい。ここでインピーダンスは周波数１０ｋＨｚの値である。
【００１７】
この第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３は金属化フィルムコンデンサであり、金属化フィルムコンデンサはポリプロピレン等からなる誘電体フィルムの少なくとも片面に金属蒸着膜よりなる蒸着電極が設けられた金属化フィルムを巻回して、この巻回した両端面に外部電極となるメタリコン部を形成したものである。
【００１８】
コンデンサを隣接して配置した樹脂封止型コンデンサにおいて最大温度となる領域は、熱がこもり易い隣接したコンデンサ間の領域であり、実施の形態１では図２に示すように第１のコンデンサ１１、１２の外周側面と第２のコンデンサ１３の外周側面間の領域２６であり、従来例では図８に示すように第１のコンデンサに相当する平滑用コンデンサ３１間の領域４０である。
【００１９】
外部端子１６〜１９を介して第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３を電気的に並列接続させて第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３とを充放電させるとき、第２のコンデンサ１３に流れる充放電電流が第１のコンデンサ１１、１２に比較し小さいため、第２のコンデンサ１３の方が第１のコンデンサ１１、１２に比較し発熱が小さくなる。
【００２０】
そのため第１のコンデンサ１１、１２間に第２のコンデンサ１３を並置することにより、第１のコンデンサ１１、１２同士が隣接した場合に比較し、コンデンサ間の領域の温度の上昇を抑制することができる。またコンデンサ間の領域の温度が過度に上昇することを抑制するために、第２のコンデンサ１３のインピーダンスを第１のコンデンサ１１、１２の１０倍以上とすることが好ましい。
【００２１】
また樹脂封止型コンデンサ１０ａをモータ駆動用のインバータに用いる場合、充放電電流は、主要な周波数領域が１０ｋＨｚ付近にある疑似正弦波となる。このとき第１のコンデンサ１１、１２を平滑用コンデンサとし第２のコンデンサ１３をノイズ吸収等のＸコンデンサ又はＹコンデンサとして用いることにより、樹脂封止型コンデンサ１０ａのインピーダンス特性を向上させつつコンデンサ間の領域の温度を下げることができる。
【００２２】
樹脂封止型コンデンサ１０ａのノイズ吸収の性能向上のために第２のコンデンサ１３のインピーダンスは第１のコンデンサ１１、１２の５０倍〜２５００倍とすることが好ましい。
【００２３】
第２のコンデンサは第１のコンデンサ間に１つ以上設けることができ、２つ以上設ける場合は外部端子を介して電気的に並列接続するとき第２のコンデンサ同士は電気的に直列接続または並列接続とすることができる。
【００２４】
また第２のコンデンサの発熱を小さくするために等価直列抵抗を小さくすることが好ましく、第１のコンデンサ１１、１２より蒸着電極の厚みを厚くしたりコンデンサ素子メタリコン間距離を短くしたりすることにより等価直列抵抗を小さくすることができる。
【００２５】
実施の形態１では第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３は扁平円筒形であり、図２に示すように第１のコンデンサ１１、１２は断面扁平の長径方向がケース１４の底面１４ｂに平行となるように横置され、第２のコンデンサ１３は断面扁平の長径方向がケース１４の底面１４ｂに直交するように配設されている。
【００２６】
このように第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３の断面扁平の長径が互いに直交するように配置することにより樹脂封止型コンデンサ１０ａのコンデンサ間の領域の温度を下げつつ小形化することができる。なお図２は第１のコンデンサを２つ設けたものであるが、第１のコンデンサを３つ以上設けて第１のコンデンサ間に第２のコンデンサを並置してもよい。
【００２７】
第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３とは間隔を設けて近接させている。この間隔の距離は０．１ｍｍ〜７ｍｍに設けることが好ましく樹脂封止型コンデンサ１０ａを小形化させつつ過度の温度上昇を抑制することができる。更にこの間隔の空隙には封止樹脂が充填されることが好ましく放熱性を向上することができる。なお第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３とを接触させて並置してもよい。
【００２８】
図４は実施の形態１における樹脂封止型コンデンサの回路図であり、第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３を外部端子１６〜１９を介して並列接続可能に設けた回路図の例を示している。
【００２９】
図４に示すように、２つの第１のコンデンサ１１、１２の夫々のＰ極、Ｎ極は異なる外部端子１６〜１９に接続し、第２のコンデンサ１３のＰ極とＮ極は一方の第１のコンデンサ１２のＰ極と他方の第１のコンデンサ１１のＮ極に夫々電気的に接続している。外部端子１６〜１９のＰ極同士、Ｎ極同士を夫々互いに電気的に接続すると、第１のコンデンサ１１、１２と第２のコンデンサ１３は並列接続される。
【００３０】
また図４に示す回路構成とすることにより、樹脂封止後においても第１のコンデンサと第２のコンデンサの特性を個々に検査することが出来る。
【００３１】
図１に示すように外部端子１６〜１９はケース１４の一方辺側に設けられ、第１のコンデンサ１１、１２のバスバー２０、２２は第１のコンデンサ１１、１２の端面に沿って導出され夫々外部端子１６、１８と接続し、他方のバスバー２１、２３は第１のコンデンサ１１、１２の上面に沿って一方のメタリコン部から外部端子１７、１９に向かって幅が小さくなるように略三角形状に設けられ夫々外部端子１７、１９に接続している。
【００３２】
第２のコンデンサ１３のバスバー２５は一方の第１のコンデンサ１１の側面に沿って略三角形状のバスバー２１の底面側に接合し、第２のコンデンサ１３の他方のバスバー２４は第２のコンデンサ１３の端面に沿って他方の第１のコンデンサ１２のバスバー２２に接合している。
【００３３】
封止樹脂１５は、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂であり耐熱性、耐湿性、熱伝導性に優れることがより好ましい。
【００３４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の樹脂封止型コンデンサについて説明する。
【００３５】
図５は本発明の実施の形態２における樹脂封止型コンデンサの平面透視図で、図６は図５におけるＡ−Ａ断面図であり、実施の形態１と同一部分には同一符号を付与しその説明を省略し、異なる構成のみ図を参照しながら説明する。
【００３６】
樹脂封止型コンデンサ１０ｂは図５、図６に示すように板厚が所定厚さのケース板をケース２７の内側に曲げ込むように形成された凹部２８をケース２７の底面２７ｂ側に設けたものである。凹部２８は第１のコンデンサ１１、１２間に挿入されて凹部２８におけるケース２７内周側の側面には第１のコンデンサ１１、１２が近接して設けられ、凹部２８におけるケース２７外周側は開口し空隙を設けている。
【００３７】
凹部２８は第２のコンデンサ１３と並置されるように第２のコンデンサ１３の扁平円筒形の軸方向に配置され、凹部２８の頂点２８ａは、ケース２７の開口部２７ａ側における第１のコンデンサ１１、１２の上面間を結ぶ直線に重なるか又は超えるように設けられている。
【００３８】
このように凹部２８を設けることより、コンデンサ間の高温領域の放熱性を高めることができると共に、封止樹脂量を減らすことができ軽量化することができる。
【００３９】
図５では凹部２８をケース２７の一辺側に設けたものであるが、凹部を対向する両辺側に２つ設けて、この２つの凹部間に第２のコンデンサ１３を並置してもよく、放熱性を更に高めることができる。また凹部２８におけるケース２７の内周側と夫々第１のコンデンサ１１、１２及び第２のコンデンサ１３との間には隙間を設け、この隙間には封止樹脂１５が充填されることが好ましく放熱性を向上することができる。
【００４０】
（実施例）
実施例１、実施例２、比較例の樹脂封止型コンデンサについて説明する。
【００４１】
実施例１の樹脂封止型コンデンサは図１に示す実施の形態１の構造であり、実施例２は図５に示す実施の形態２の構造であり、比較例は図７に示す従来の構造のものである。
【００４２】
実施例１では第１のコンデンサと第２のコンデンサの誘電体フィルムとして同じポリプロピレンを用い、第２のコンデンサは１０ｋＨｚのインピーダンスが第１のコンデンサの３００倍、等価直列抵抗を第１のコンデンサの２〜５倍として、コンデンサの発熱を調整した。また第１のコンデンサと第２のコンデンサの許容温度は１０５℃である。
【００４３】
実施例２の樹脂封止型コンデンサはケースの底面側に凹部を設けた以外は実施例１と同様とした。
【００４４】
比較例については、平滑用コンデンサとノイズ吸収用コンデンサは夫々実施例１の第１のコンデンサと第２のコンデンサを用い、２つの第１のコンデンサ、第２のコンデンサが順次並置するように設けた。
【００４５】
実施例１、２における第１のコンデンサと第２のコンデンサ間の隙間は０．５ｍｍ〜１ｍｍとし第１のコンデンサ同士間の距離は２０ｍｍ〜２２ｍｍとした。比較例における第１のコンデンサ同士間の距離は３ｍｍ〜４ｍｍとなるように配置した。
【００４６】
次に、実施例１、実施例２、比較例の第１のコンデンサと第２のコンデンサとを外部端子を介して並列接続した。次に樹脂封止型コンデンサの周囲の環境温度を７０℃〜９０℃とし、最大電流値が６０Ａとなるように１０ｋＨｚのリプル電流を印加して樹脂封止型コンデンサの温度の最大値を測定した。
【００４７】
その結果、環境温度を基準とした樹脂封止型コンデンサの温度の最大値との差を過熱温度ΔＴとすると、実施例１、実施例２は第１のコンデンサと第２のコンデンサ間の領域で最大温度となりΔＴはそれぞれ４．７℃、４．２℃であった。一方、比較例は第１のコンデンサ間の領域で最大温度となりΔＴは７℃であった。
【００４８】
以上のように、実施例１、実施例２のように発熱の大きい第１のコンデンサ間に温度の小さい第２のコンデンサを並置することにより比較例に比べ最大温度となる領域の温度を下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の樹脂封止型コンデンサは最大温度となる領域の温度を下げ信頼性を高める効果を有し、複数のコンデンサを有するコンデンサユニットに有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ａ、１０ｂ  樹脂封止型コンデンサ
１１、１２  第１のコンデンサ
１３  第２のコンデンサ
１４、２７  ケース
１４ａ、２７ａ  開口部
１４ｂ、２７ｂ  底面
１５  封止樹脂
１６、１７、１８、１９  外部端子
２０、２１、２２、２３、２４、２５  バスバー
２６  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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